U型連接件模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、閩南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) U型連接件模具設(shè)計(jì) 目錄 第1章 緒 論 3 第2章 設(shè)計(jì)題目 7 第3章 工藝分析 8 3.1 技術(shù)分析 8 3.1.1 沖裁的結(jié)構(gòu)工藝性 8 3.1.2 彎曲的結(jié)構(gòu)工藝性 9 3.2 經(jīng)濟(jì)分析 10 3.2.1 沖壓件成本分析 11 3.2.2 降低制造成本的措施 12 3.3 結(jié)構(gòu)連接件的工藝分析 13 3.3.1 材料 13 3.3.2 零件結(jié)構(gòu) 13 3.3.3 尺寸精度 13 第4章 制定工藝方案 15 4.1 工藝方案的分析 15 4.1.1 修邊余量 15 4.1.2 計(jì)算毛坯

2、尺寸 16 4.1.3 確定彎曲次數(shù)（采用查圖法） 16 4.2 工藝方案的確定 16 第5章 工藝計(jì)算 18 5.1 材料排樣及材料利用率的計(jì)算 18 5.1.1 材料排樣的選用原則 18 5.1.2 確定板料規(guī)格和裁料方式 18 5.2 沖壓力的計(jì)算及設(shè)備的選擇 19 5.2.1 落料 19 5.2.2 彎曲 20 5.2.3 沖孔 21 5.2.4 沖壓設(shè)備的選擇 21 5.3 模具壓力中心的計(jì)算 23 5.4 模具刃口尺寸和公差確定 24 5.4.1 坯料沖裁間隙的確定 24 5.4.2 落料刃口尺寸的計(jì)算 25 5.4.3

3、彎曲工序工作部分的尺寸及間隙 26 5.4.4 沖孔刃口尺寸的計(jì)算 28 第6章 模具結(jié)構(gòu)合理性分析 29 6.1 模具結(jié)構(gòu)圖 29 6.2 模具的工作過程 30 第7章 模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 7.1 彈性元件的設(shè)計(jì) 32 7.1.1 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 32 7.1.2 卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算 33 7.2 模架的選擇 33 7.3 工作零件的設(shè)計(jì) 34 7.3.1 凹模刃口的結(jié)構(gòu)型式確定 34 結(jié) 論 35 致 謝 36 參考文獻(xiàn) 37 第1章 緒 論 作為一個(gè)即將畢業(yè)的材料專業(yè)模具

4、方向?qū)W生來說，４年專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，為以后從事沖壓模具設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)在校時(shí)了解模具行業(yè)的發(fā)展趨勢也是很有必要的,它有助于我們把握自己的學(xué)習(xí)方向，不斷提高自己的專業(yè)素養(yǎng)。 近年中國經(jīng)濟(jì)快速增長。各行各業(yè)快速發(fā)展，帶動(dòng)模具市場的持續(xù)的快速發(fā)展。模具市場內(nèi)最廣的板塊是汽車。汽車工業(yè)歷經(jīng)了2002年到2003年持續(xù)兩年“井噴式”發(fā)展以后，2004年銷售量和產(chǎn)量分別增長15.5%和14.11%，發(fā)展仍很快，模具市場中第二大板塊是信息和電子產(chǎn)業(yè)。該產(chǎn)業(yè)近年來一直快速運(yùn)營，年增長率有20%以上。中國的微波爐、玩具、自行車分別占全世界市場份額的50%、70%和60%。中國的電視機(jī)、影印機(jī)、個(gè)人電腦

5、和空調(diào)器分別占全世界市場份額的1/3、2/3和2/5。冰箱已經(jīng)占了20%。這些產(chǎn)品制造業(yè)全是模具的大用戶。在此情形之下，在中國模具工業(yè)快速發(fā)展已必然所趨。 中國已經(jīng)進(jìn)入WTO，在挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存中，機(jī)遇大于挑戰(zhàn)是中國模具工業(yè)面臨的形勢。因此，一方面是模具的進(jìn)出口快速發(fā)展，另一方面是外資大量進(jìn)入模具行業(yè)。產(chǎn)生效應(yīng)。1是外資給帶來了資金，和帶來了市場與技術(shù)；2是外資企業(yè)處于優(yōu)勢地位在市場中。此兩方面效應(yīng)也促進(jìn)模具工業(yè)的高速發(fā)展，包括模具產(chǎn)品的數(shù)量、質(zhì)量、品種和水平。近年來，國家產(chǎn)業(yè)政策也一直把模具列為支持的產(chǎn)品，把模具工業(yè)列為需要扶持的行業(yè)。正確的產(chǎn)業(yè)政策產(chǎn)生了正確的引導(dǎo)作用，也促進(jìn)模具工業(yè)的快

6、速發(fā)展和模具市場的繁榮昌盛。 1.1 我國模具市場的發(fā)展趨勢 當(dāng)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場大多數(shù)供不應(yīng)求，市場需要量維持在六百億至六百五十億美元，同時(shí)，我國也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇的模具產(chǎn)業(yè)。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)保持13%的年增長率總產(chǎn)值（據(jù)不全面統(tǒng)計(jì)，2004年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億，同時(shí)，將近200個(gè)億的出口），2005年模具產(chǎn)值超過600億元，模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2005年的2億美元上下。單就汽車產(chǎn)業(yè)來說，一個(gè)型號的汽車所需模具要幾千副，價(jià)值上億元，且汽車換車型時(shí)約有80%的模具需也要更換。另外，通訊和電子產(chǎn)品對模具的需求

7、也是很大，在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)占到模具市場總和的20%之多。 模具的服務(wù)面很是廣闊，所以模具的樣式也十分繁雜。由于用戶對產(chǎn)品美觀和質(zhì)量的要求，這幾年隨著壓鑄件和塑料制品使用越來越多，壓鑄模和塑料模的產(chǎn)量也一年比一年多，其在模具總量中的比值也在漸漸提高。2001年至2004年四年間，壓鑄模和塑料模在模具總量中的比例分別提升了約0.6個(gè)和約2個(gè)百分點(diǎn)。因?yàn)楦咚俟返母咚侔l(fā)展，橡膠輪胎的子午化率不斷提高，因而近年來子午線輪胎模具發(fā)展很快。廣東揭陽和膠東半島是子午線輪胎模具最為集中的地區(qū)，一些企業(yè)的子午線輪胎模具年銷售額已超過1億元，有的已超過2億元，形成了一定的規(guī)模效應(yīng)。 模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具的基礎(chǔ)，

8、可減少生產(chǎn)周期、提高質(zhì)量和降低成本，因此這幾年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率一直提高，產(chǎn)量也就不斷增加?，F(xiàn)在，年銷售額在億元以上模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)企業(yè)也有不少，最大已經(jīng)超過10億元。模具標(biāo)準(zhǔn)件的樣品也一直增加，質(zhì)量也一直在提升。由于因?yàn)樯a(chǎn)模具標(biāo)準(zhǔn)件門坎比較低，所以小規(guī)模私營企業(yè)有很多，之中一些企業(yè)生產(chǎn)條件非常簡陋，原材料采購也不把關(guān)，過多地計(jì)較成本和價(jià)格，這使產(chǎn)品質(zhì)量下降，不僅影響模具質(zhì)量，又對市場造成沖擊，在模具市場上發(fā)出了少些不協(xié)調(diào)的聲音。 服務(wù)、質(zhì)量、價(jià)格、周期，四大要素是模具銷售的。在日前的模具市場中，周期越來越重要。模具材料不斷增長價(jià)，工資不斷增長，模具價(jià)格大多的卻是不漲降價(jià)，所以壓縮了模具

9、生產(chǎn)企業(yè)利潤空間。為了發(fā)展與生存，近年更加注重管理改善和技術(shù)進(jìn)步。這些也都使得了模具市場的健康發(fā)展。因?yàn)橹械蜋n的模具競爭劇烈，中高檔的模具市場空間也相對較廣，這樣，長壽命、大型、復(fù)雜、精密等技術(shù)含量高的中高檔的模具的極高發(fā)展速度，自然也就高于模具行業(yè)的發(fā)展的速度。從而促進(jìn)了模具市場的產(chǎn)品和技術(shù)結(jié)構(gòu)向著合理化方向發(fā)展，使得模具市場能更是繁榮。 廣東省是我國目前的模具第一大省，以三資企業(yè)為主體的廣東模具市場，目前占我國模具總產(chǎn)值的4成以上。以私營企業(yè)為主體的浙江省模具生產(chǎn)排名我國第二。上海和江蘇，近年來模具生產(chǎn)發(fā)展非?？?，市場份額正逐年增長。遼寧、山東、福建、安徽、天津近年的發(fā)展情況相對較好，而

10、中部和西部地區(qū)的大部分省份，其發(fā)展的速度就相對慢些?？偲饋碚f，珠江三角洲和長江三角洲是我國模具市場發(fā)展最為集中的兩大地區(qū)。 　　2005年我國經(jīng)濟(jì)總體上仍保持著高速發(fā)展的走勢，模具主要用戶行業(yè)的發(fā)展速度大都能達(dá)到15%以上。因此，2005年我國模具市場的增長率也在15%以上，也就是說，2005年我國模具的總產(chǎn)值超過600億元人民幣。用一句話來概括我國模具市場的近況，那就是“平穩(wěn)向上，產(chǎn)需兩旺”。 　　“十一五”期間（2006～2010年）我國模具市場的發(fā)展速度可能比“十五”期間慢一些，但預(yù)計(jì)年平均增長率也會達(dá)到兩位數(shù)，其最大可能是10%～12%，這一預(yù)計(jì)速度應(yīng)該說是比較保守的。 1.2

11、模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 1.2.1 模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化精密化 模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，和由于高生產(chǎn)效率要求的一模，多腔。使模具漸漸大型化。隨著零件的小型化，和模具結(jié)構(gòu)的要求發(fā)展精密模具的精度已經(jīng)由原來的5μm提升到2～3μm，今后有些模具加工精度的公差要求是在1μm以下，這就要求了發(fā)展超精加工。 1.2.2 快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊 現(xiàn)在是少批量、多品種生產(chǎn)的時(shí)代，在下一世紀(jì)，，這種生產(chǎn)方式的比例將達(dá)75%以上占工業(yè)生產(chǎn)。一方面是制品品種更新快，使用周期短，另一方面制品的花樣變化頻繁，均 要求模具的生產(chǎn)周期越短越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)具越來越引起人們的重視。例如，研制

12、 各種超塑性材料(聚脂、環(huán)氧等)制作或在其中間填充玻璃纖維、金屬粉末等的簡易模具；中、低 熔點(diǎn)合金模具、快速電鑄模、噴涂成型模具、陶瓷型吸塑模、陶瓷型精鑄模、疊層模和快速 原型制造模具等快速經(jīng)濟(jì)模具得到進(jìn)一步發(fā)展?？鞊Q沖頭、快換模架等也將日益發(fā)展。另外， 采用機(jī)械手操作和計(jì)算機(jī)控制的快速試模技術(shù)、快速換模裝置也會得到發(fā)展和提高。 1.2.3 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將漸漸廣泛 使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不僅能減少模具制造周期，而且能降低模具制造成本和提升模具質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用也將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；接著要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要

13、進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。 1.2.4 在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 模具CAE/CAD/CAM技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展過程一個(gè)重要的里程碑。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。目前，全面普及、CAD/CAM/CAE技術(shù)已經(jīng)基本的成熟。由于模具 CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較，成熟的技術(shù)，近年來模具CAM/CAD技術(shù)的軟件與硬件價(jià)格已降低到中小 企業(yè)普遍能接受程度，尤其是微機(jī)的普及和應(yīng)用，更為廣大的模具企業(yè)的普及模具CAM/CAD技術(shù)行程了 良好條件。隨著，微機(jī)軟件的進(jìn)步和發(fā)展，技術(shù)培訓(xùn)的工作也在日

14、趨簡化。在推廣普及模具CAM/CAD技術(shù)的過程中，應(yīng)抓住機(jī)遇，重點(diǎn)主要扶持國產(chǎn)的模具軟件的應(yīng)用 和開發(fā)。 加大技術(shù)服務(wù)的力度和技術(shù)培訓(xùn)。進(jìn)一步的擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用和范圍。對于已普及了模具CAM/CAD技術(shù)的一批以家電行業(yè)代表的企業(yè)來說，應(yīng)積極做好模具CAD，/CAM技術(shù)的深化應(yīng)用工作，即開展企業(yè)信息化工程，可從CAPPPDM，CIMSVR逐步深化和提高。 1.2.5模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用 英國雷尼紹公司的模具掃描系統(tǒng)，已經(jīng)在我國200多家模具廠得到應(yīng)用，取得不錯(cuò)效果。該系統(tǒng)提供了從實(shí)物或模型掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了研制的制造周期。如RE

15、NSCAN200快速掃描系統(tǒng)，能快速安裝在先有的數(shù)控銑床及加工中心上， 用雷尼紹的SP2-1掃描測頭實(shí)現(xiàn)迅速數(shù)據(jù)采集，控制核心是雷尼紹TRACECUT軟件，可自動(dòng)生成各種不同格式的CAD數(shù)據(jù)及不同數(shù)控系統(tǒng)的加工等程序。用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。該公司也推出了CYCLON高速掃描機(jī)，是一臺獨(dú)立工作的專門的用來掃描的設(shè)備，不占用加工機(jī)床的工作時(shí)間。其掃描速度最高可以達(dá)3m/min，縮短了模具制造周期，另外，他的定時(shí)探針接觸力小，數(shù)據(jù)采集速度比RENSCAN200快，因此可以用非常細(xì)的探針，用來掃描細(xì)微的特征表面和細(xì)小的模具，擴(kuò)大模具生產(chǎn)的品種范圍。由于模具掃描系統(tǒng)已在摩托車、汽車、定電等行業(yè)得

16、到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間會發(fā)揮更大的作用。 1.2.6 模具的研磨拋光將向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展 模具表面精加工，是模具加工過程中未能良好解決的難題。模具表面的質(zhì)量對制件外觀的質(zhì)量和模具使用的壽命等等方面都有比較大的影響，我國目前仍然以手工研磨拋光為主，不僅工人勞動(dòng)的強(qiáng)度較大，且質(zhì)量也不穩(wěn)定，效率較低(大約占到整個(gè)模具的制造周期1/3)，制約我國模具的加工會向更高層次去發(fā)展。所以，研究拋光智能化、自動(dòng)化是比較重要的發(fā)展趨勢。日本早已研制數(shù)控研磨機(jī)，可以三維曲面模具研磨拋光的智能化、自動(dòng)化是主要的發(fā)展趨勢。日本已經(jīng)研制數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三給曲面模具研磨拋光自動(dòng)化。另外，由于模

17、具型腔的形狀比較復(fù)雜，任何一種研磨拋光的方法也有一定的局限性。應(yīng)注意發(fā)展特種拋光與研磨、如超聲拋光、復(fù)合拋光、電化學(xué)拋光以及擠壓衍磨裝備與工藝，來提升模具的表面質(zhì)量。 第2章 設(shè)計(jì)題目 該設(shè)計(jì)零件為一結(jié)構(gòu)連接件，其用途為一電氣結(jié)構(gòu)組件中的單元連接件，材料為10鋼板，料厚為0.8㎜，使用量較大，下圖為該零件結(jié)構(gòu)圖。外形周邊的形狀需按工序順序的多個(gè)不同工位上分割沖切，而工序順序排列不當(dāng)易影響沖件與載體的連接強(qiáng)度。 圖2.1 制件圖 第3章 工

18、藝分析 工件的工藝性是指工件對沖壓加工工藝的適應(yīng)性，它是從沖壓加工角度對產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出的工藝要求。工藝分析就是要判斷產(chǎn)品在技術(shù)上能否保質(zhì)，保量地穩(wěn)定生產(chǎn)，在經(jīng)濟(jì)上是否有效益。因此，沖壓工藝就是對產(chǎn)品的沖壓工藝方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的可行性分析。良好的工藝性體現(xiàn)在材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單方便。 3.1 技術(shù)分析 3.1.1 沖裁的結(jié)構(gòu)工藝性 （1）沖裁件的外形或內(nèi)孔應(yīng)避免尖銳的清角，在各直線或曲線的連接處，除屬于無廢料沖裁或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)外，宜有適當(dāng)?shù)膱A角，其半徑的最小值如表所示： 表3-1 沖裁件圓角半徑的最小值 （

19、2）沖裁件的孔與孔之間、孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過小，其許可值見圖3-1。 （3）用普通沖裁模沖制的零件，其斷面與零件表面并不垂直，并有明顯區(qū)域性特征。采用合理使用間隙沖裁模沖制的零件，光亮區(qū)域約占斷面厚度的30%；凹模側(cè)有明顯的塌角，凸模側(cè)有高度不小于0.05mm的毛刺；外形有一定程度的拱曲。沖裁件的這些特征是普通沖裁加工條件決定的。選用沖裁工藝時(shí)，必須考慮零件的這些特征。 （4）凡產(chǎn)品圖紙上未注公差的尺寸均屬于未注公差尺寸。在計(jì)算凸模和凹模時(shí)，沖壓件未注公差尺寸的極限偏差數(shù)值通常按GB1800-79IT14級。 圖3.1 孔邊距的最小值

20、3.1.2 彎曲的結(jié)構(gòu)工藝性 （1）彎曲件的形狀應(yīng)盡量簡單、對稱。 對稱彎曲件在圓周方向上的變形是均勻的，模具加工也容易，其工藝性最好。其它形狀的彎曲件，應(yīng)盡量避免急劇的輪廓變化。 （2）彎曲件各部分尺寸比例要恰當(dāng)。 盡量避免設(shè)計(jì)寬凸緣和深度大的彎曲件，因?yàn)檫@類工件需要較多的彎曲次數(shù)。如果工件空腔不深，但凸緣直徑很大，制造也很費(fèi)勁。工件凸緣的外廓最好與彎曲部分的輪廓形狀相似；如果凸緣的寬度不一致，僅彎曲困難，還要添加工序，還需放寬切邊余量，增加金屬消耗。 （3）彎曲件的圓角半徑要合適。 彎曲件的圓角半徑，應(yīng)盡量大些，以利于成形和減少彎曲次數(shù)。應(yīng)滿足R1≥t，R2≥2t，R3≥3t

21、，否則，應(yīng)增加整形工序。如增加一次整形工序，其圓角半徑可取R1≥（0.1～0.3）t，R2≥（0.1～0.3）t。 （4）彎曲件厚度的不均勻現(xiàn)象要考慮 彎曲件由于各處變形不均勻，上下壁厚變化可達(dá)1。2t至0.75t。多次彎曲的工件內(nèi)外壁上或帶凸緣彎曲件的凸緣表面，應(yīng)允許有彎曲過程中所產(chǎn)生的印痕。除非工件有特殊要求時(shí)才采用整形或趕形的方法來消除這些印痕。 （5）彎曲件的尺寸精度不宜要求過高 彎曲件的制造精度包括直徑方向的精度和高度方向的精度。產(chǎn)品圖上的尺寸應(yīng)注明必須保證外部尺寸或是內(nèi)腔尺寸，不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)外形尺寸。 （6）彎曲件上的孔位布置 彎曲件上的孔位布置要合理，應(yīng)設(shè)置在與主要結(jié)

22、構(gòu)面 (凸緣面) 同一平面上，或使孔壁垂直于該平面，以便沖孔與修邊同時(shí)在一道工序中完成。 表3-2 彎曲件直徑的極限偏差（單位：mm） 材料 厚度 彎曲件直徑的基本尺寸d 材料 厚度 彎曲件直徑的基本尺寸d 附 圖 ≤50 >50~100 >100~300 ≤50 >50~100 >100~300 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.5 0.12 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 —— 0.20 0.30 0.30 0.35 0.40 —— —— 0.30 0.40 0.50 0.60 2.

23、0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 0.40 0.45 0.50 0.60 0.70 0.80 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 注：彎曲件外形要求取正偏差，內(nèi)形要求取負(fù)偏差。 （7）彎曲件的尺寸精度一般不高于IT13級，如果要求尺寸精度高于IT13級，則需要增加校形工序。 3.2 經(jīng)濟(jì)分析 所謂經(jīng)濟(jì)性，就是以最小的耗費(fèi)來取得最大的經(jīng)濟(jì)效果。也就是生產(chǎn)中的“最小最大”原則。在沖壓生產(chǎn)中，保證產(chǎn)品質(zhì)量，完成產(chǎn)品數(shù)量、品種計(jì)劃的前提下和

24、產(chǎn)品成本越低，說明企業(yè)經(jīng)濟(jì)效果越大。 表3-3 彎曲件高度的極限偏差（單位：mm） `料厚度 彎曲件高度的基本尺寸h 附 圖 ≤18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 ≤1 >1～2 >2～3 >3～4 >4～5 >5～6 0.5 0.6 0.7 0.8 ― ― 0.6 0.7 0.8 0.9 ― ― 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 ― 0.9 1.0 1.1 1.2 1.5 1.8 1.1 1.3 1.5 1.8 2.0 2.2

25、 表3-4 帶凸緣彎曲件高度的極限偏差（單位：mm） 材料厚度 彎曲件高度的基本尺寸h 附 圖 ≤18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 ≤1 >1～2 >2～3 >3～4 >4～5 >5～6 0.3 0.4 0.5 0.6 ― ― 0.4 0.5 0.6 0.7 ― ― 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 ― 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 3.2.1 沖壓件成本分析 產(chǎn)品成

26、本受到產(chǎn)量影響相對較大，特別是沖壓生產(chǎn)相對突出。在一定的條件下，企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量的增加減少，將也會引起成本中一些費(fèi)用的變化，其結(jié)果也使得成本會發(fā)生一些波動(dòng)。為此可將產(chǎn)品的成本分為變動(dòng)費(fèi)用和固定費(fèi)用兩個(gè)部分。固定費(fèi)用指的是在一定的時(shí)期和一定的產(chǎn)量范圍內(nèi)，總額不會隨著產(chǎn)量變動(dòng)而變動(dòng)，它是維持生產(chǎn)能力而基本不變的費(fèi)用。例如設(shè)備、模具折舊費(fèi)，加工的費(fèi)用的各種經(jīng)費(fèi)和固定工資部分等。但是單位的固定，費(fèi)用，也是分?jǐn)傇诿總€(gè)產(chǎn)品的固定費(fèi)用卻可變的。即產(chǎn)量與單位固定費(fèi)用成反比例在變化。 變動(dòng)費(fèi)用是指它的總額隨產(chǎn)量的增加減少也成比例增加或者減少。例如產(chǎn)品直接耗用的外協(xié)件加工費(fèi)、原材料費(fèi)、外購件費(fèi)等等。但是產(chǎn)品單

27、位費(fèi)用而言，變動(dòng)費(fèi)用則基本不會改變。 上述可知，沖壓件生產(chǎn)成本是由固定費(fèi)和可變費(fèi)這兩部分組成的，所以只要設(shè)法降低固定費(fèi)用或可變費(fèi)用，都能使生產(chǎn)成本降低，利潤增加?？梢娖髽I(yè)要提高經(jīng)濟(jì)效益，就要在降低成本上下功夫。 3.2.2 降低制造成本的措施 降低產(chǎn)品成本，包括增產(chǎn)、節(jié)約兩個(gè)方面。增產(chǎn)可降低產(chǎn)品成本中的固定費(fèi)用，相對地減少消耗，節(jié)約便能直接降低消耗，它們都是降低成本的重要途徑。沖壓件的成本包括材料費(fèi)、加工費(fèi)、模具費(fèi)等項(xiàng)。因此，降低成本，就是要降低以上各項(xiàng)費(fèi)用。以下討論降低成本的措施。 沖壓生產(chǎn)中，工藝合理化是降低成本的有力手段，一般在制定新產(chǎn)品工藝時(shí)進(jìn)行。當(dāng)產(chǎn)量發(fā)生變化，模具壽命短或

28、因事故發(fā)生損壞時(shí)，由于更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)而改變模具時(shí)，以及變更設(shè)備等生產(chǎn)條件發(fā)生變化時(shí)，要重新討論（研究）產(chǎn)品工藝。由于工藝的合理化能降低模具費(fèi)、節(jié)約加工工時(shí)降低材料費(fèi)等，所以必然降低零件總成本。 在制定工藝時(shí)，工序的分散與集中是比較復(fù)雜的問題。它取決于零件的批量、結(jié)構(gòu)（形狀）、質(zhì)量要求、工藝特點(diǎn)等。對于板材沖壓件，一般說來，在大批量生產(chǎn)情況下，應(yīng)當(dāng)盡量把工序集中起來，采用復(fù)合或連續(xù)模進(jìn)行沖壓，很小的零件，適合于復(fù)合或連續(xù)沖壓加工，這樣既提高了生產(chǎn)率，又能安全生產(chǎn)。復(fù)合模對于大的零件也是適合的，因?yàn)橐桓贝蟮膹?fù)合模，有時(shí)比兩副同樣大小的單工序模的費(fèi)用低，而小批量生產(chǎn)時(shí)，則以采用單工序模分散沖壓為宜。

29、 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，集中到一副模具上的工序數(shù)量不宜太多，對于復(fù)合模，一般為2～3個(gè)工序，最多4個(gè)工序，對于連續(xù)模，集中的工序數(shù)可以多些。 產(chǎn)量較大時(shí)，采用多件同時(shí)沖壓，可使模具費(fèi)、材料費(fèi)和加工費(fèi)降低，同時(shí)有利于成形表面拉力均勻化。左右對稱成形時(shí)，不僅可使變形均勻，改善受力狀況，同時(shí)還降低了成本。 自動(dòng)化生產(chǎn)，從安全和降低成本兩個(gè)方面來看，將成為沖壓加工的發(fā)展方向。今后不僅大批量生產(chǎn)中采用自動(dòng)化，在小批量生產(chǎn)中也可采用自動(dòng)化生產(chǎn)。在大批量生產(chǎn)中采用自動(dòng)化時(shí)，雖然模具費(fèi)用較高，但生產(chǎn)率高，產(chǎn)量大，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的模具折舊費(fèi)和加工費(fèi)卻比單件小批生產(chǎn)時(shí)要低。 從生產(chǎn)安全性考慮，在小批量多品種生產(chǎn)

30、中采用自動(dòng)化也是可取的，但自動(dòng)化的經(jīng)濟(jì)性問題，急待研究。在自動(dòng)化生產(chǎn)中，降低成本的手段是高速化。與高速化并行的是多列化，這樣可以降低加工費(fèi)用和提高材料利用率。 為了實(shí)現(xiàn)，壓力機(jī)的高速化，需要相應(yīng)解決延長模具和噪音振動(dòng)壽命問題。高速壓力機(jī)要求足夠的剛度和精度，一般以閉式雙點(diǎn)結(jié)構(gòu)為宜，為減少振動(dòng)和噪音，傾向于鑄鐵機(jī)身，且運(yùn)動(dòng)部件需要求實(shí)現(xiàn)動(dòng)的平衡。為了延長模具的壽命，可以采用高壽命的新材料。 在沖壓生產(chǎn)過程中，工件的原材料費(fèi)用約占制造成本的60%,，所以要節(jié)約原材料，利用廢料具有非常重要的意義。提高材料利用率是降低沖壓件制造成本的重要措施之一。特別是材料單價(jià)高的工件，必須慎重研究。降低材料費(fèi)的

31、方法如下： （1）在滿足零件強(qiáng)度和使用要求的情況下，減少材料厚度。 （2）降低材料單價(jià)。 （3）改進(jìn)毛坯形狀，合理排樣。 （4）減少搭邊，采用少廢料或無廢料排樣。 （5）對稱壓制。 （6）組合排樣。 3.3 結(jié)構(gòu)連接件的工藝分析 3.3.1 材料 U形連接件的材料為10鋼，屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較好的可沖壓性能。未經(jīng)退火的10鋼的力學(xué)性能如下： 抗剪強(qiáng)度τ 304～373MPa 抗拉強(qiáng)度σb 432～461MPa 屈服點(diǎn)σs 253 MPa

32、伸長率σ10 21～25% 3.3.2 零件結(jié)構(gòu) 本U形連接件采用0.8mm普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板沖壓而成，可保證足夠的強(qiáng)度和剛度。 3.3.3 尺寸精度 零件圖上所有未標(biāo)注公差的尺寸，屬于自由尺寸，可按IT14確定工件尺寸的公差。 第4章 制定工藝方案 工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝方案，主要包括確定工序數(shù)，工序組合和工序順序的安排，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀等多方面的因素全面考慮，綜合分析，選取一種較為合理的沖壓方案。 4.1 工藝方案的分

33、析 U形連接件的形狀表明，它為彎曲件，所以彎曲為基本工序。底部上3個(gè)小孔由沖孔工序來完成。彎曲件的毛坯尺寸與彎曲次數(shù)，通過計(jì)算來確定。 4.1.1 修邊余量 在不變薄的彎曲中，材料厚度雖有變化，但其平均的直徑與毛坯的原始厚度也十分接近。所以毛坯展開的尺寸可以根據(jù)毛坯面積=彎曲件面積的原則以來確定。由于材料的彎曲時(shí)金屬流動(dòng)條件有差異以及各項(xiàng)異性，為了保證U形連接件的尺寸，必須要留修邊余量，在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)，必須計(jì)入修邊余量，修邊余量的數(shù)值可查表。彎曲件高度h=16mm，查表.知修邊余量，△h=2mm。 表4-1 無凸緣彎曲件的修邊余量δ（單位：mm） 工件高度 h 工件的相對

34、高度h/d 附 圖 >0.5～0.8 >0.8～1.6 >1.6～2.5 >2.5～4 ≤10 >10～20 >20～50 >50～100 >100～150 >150～200 >200～250 >250 1.0 1.2 2 3 4 5 6 7 1.2 1.6 2.5 3.8 5 6.3 7.5 8.5 1.5 2 3.3 5 6.5 8 9 10 2 2.5 4 6 8 10 11 12 4.1.2 計(jì)算毛坯尺寸 在不變薄彎曲中，雖然在彎曲過程中坯料的厚度發(fā)生

35、一些變化。在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，可以不計(jì)坯料的厚度變化，概略地按彎曲前后坯料的面積相等的原則進(jìn)行坯料尺寸的計(jì)算。由于金屬的流動(dòng)性和材料的各向異性，毛坯彎曲后，工件邊口不齊。一般情況彎曲后都要修邊，因此在計(jì)算毛坯時(shí)，必須把修邊余量計(jì)入工件。 根據(jù)制件圖可知，該彎曲件r/t=0.5/0.8=0.625>0.5，屬于無圓角半徑彎曲，可求的其毛坯展開尺寸。 L=15.5+16.3+0.4/2+37+0.42㎜=45㎜ 4.1.3 確定彎曲次數(shù)（采用查圖法） 先在確定彎曲次數(shù)及半成品尺寸線圈中橫坐標(biāo)上找到相當(dāng)毛坯直徑45mm的點(diǎn)，從此點(diǎn)作一垂線。再從縱坐標(biāo)上找到相當(dāng)于工件直徑38mm的點(diǎn)，并由此

36、點(diǎn)作水平線，與垂線相交。根據(jù)交點(diǎn)，便可決定彎曲次數(shù)，如交點(diǎn)位于兩斜線之間，應(yīng)取較大的次數(shù)。 該端蓋可一次彎曲成形。 于是，該端蓋的全部單工序有落料、沖孔、彎曲（整形），共計(jì)三道工序。 4.2 工藝方案的確定 在沖壓工藝性分析，基礎(chǔ)上，找出模具設(shè)計(jì)與工藝的難點(diǎn)與特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際的情況提出各種可能，沖壓工藝的方案，內(nèi)容包括工序順序、工序數(shù)目、組合方式及工序性質(zhì)等。有時(shí)候同一種沖壓零件會存在幾個(gè)可行的沖壓的工藝方案，通常方案各有其優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)從生產(chǎn)效率、設(shè)備占用、產(chǎn)品質(zhì)量情況、壽命高低和模具制造的難易程度、生產(chǎn)成本、操作安全與方便程度等各方面進(jìn)行綜合分析，比較，，確定出相對適合現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最

37、佳方案。 初步分析可以知道U形連接件的沖壓成形需要多道工序:落料、沖孔、彎曲,因而制定合理的成形工藝方案十分重要。考慮到生產(chǎn)批量較大,因此制定應(yīng)在生產(chǎn)合格零件的基礎(chǔ)上,盡量提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本.要提高生產(chǎn)效率,就應(yīng)該盡量復(fù)合能復(fù)合的工序,但復(fù)合程度太高,模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且各零件在動(dòng)作時(shí)要求相互不干涉,準(zhǔn)確可靠.這就要求模具的制造應(yīng)有較高的精度,從而模具的制造成本也就提高了,制造周期延長,維修不如單工序模簡便. 因此U形連接件的沖壓成形主要有以下幾種工藝方案: 方案一:(1)落料 (2)沖孔 (3)彎曲 方案二:(1)落料沖孔復(fù)合模 (2)彎曲 方案三:落料、彎曲、沖孔復(fù)合模

38、 方案一復(fù)合程度低,模具結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試容易,但生產(chǎn)道次多、生產(chǎn)效率低不適合大批量生產(chǎn)。 方案三與方案二的主要區(qū)別是采用落料、彎曲、沖孔復(fù)合工序.由于采用落料、彎曲、沖孔復(fù)合模,即可在一次沖壓行程中完成,生產(chǎn)效率提高一倍,節(jié)省了人力、電力和工序間的搬運(yùn)工作,但卻增加了模具的設(shè)計(jì)費(fèi)與制造費(fèi)用。 綜上所述,可以考慮采用方案二，落料沖孔復(fù)合，然后彎曲。 圖4.1 確定彎曲次數(shù)及半成品尺寸線圈  第5章 工藝計(jì)算 5.1 材料排樣及材料利用率的計(jì)算 排樣是指沖

39、裁零件在板料、條料或帶料上布置的方法。合理并有效排樣在于，保證在高生產(chǎn)率和最低的材料消耗的條件下，得到符合，設(shè)計(jì)技術(shù)要求工件。在沖壓的生產(chǎn)過程當(dāng)中，保證較低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)最重要。在沖壓工作當(dāng)中，沖壓件材料的消耗費(fèi)用達(dá)到總成本的60%～75%，合理利用材料將是降低成本的比較有效的措施，尤其在大量和成批生產(chǎn)中，沖壓零件的總年產(chǎn)量達(dá)到數(shù)十萬件，甚至是數(shù)百萬件，材料合理利用的經(jīng)濟(jì)效果將更為突出。 5.1.1 材料排樣的選用原則 （1）某種工件或沖裁小工件需窄帶料之時(shí)，應(yīng)該沿著板料的順長方向來進(jìn)行排樣，符合，材料工藝要求及規(guī)格。 （2）沖裁彎曲件毛坯時(shí)，應(yīng)考慮板料的軋制方向。 （3

40、）沖件在條（帶）料上的排樣，應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率、沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡單和操的方便與安全等。 5.1.2 確定板料規(guī)格和裁料方式 根據(jù)條料的寬度尺寸，選擇合適的板料規(guī)格，使剩余的邊料越小越好。該零件寬度用料為48mm，以選擇1400mm1500mm0.8mm的板料規(guī)格為宜。 表5-1 搭邊a和側(cè)搭邊a1 材料消耗工藝定額 （5-1） 一張板料上總的材料利用率 (5-2)

41、 5.2 沖壓力的計(jì)算及設(shè)備的選擇 5.2.1 落料 沖裁時(shí)，工件或廢料從凸模上取下來的力叫卸料力，從凹模內(nèi)將工件或廢料順著沖裁的方向推出的力叫推件力，逆沖裁方向頂出的力叫頂件力。目前多以經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 采用平刃口凸模和凹模沖裁時(shí)，沖裁力F0=Ltτ 式中，L——沖裁件周長（㎜） T——材料厚度（㎜） τ——材料的抗剪強(qiáng)度（MPa） 考慮沖裁厚度不一致，模具刃口的磨損、凸凹模間隙的波動(dòng)、材料性能的變化等因素，實(shí)際沖裁力還須增加30%。故F沖=1.3F0=1.3 Ltτ。 F沖=1.

42、3F0=1.3 Ltτ (5-3) =1.3138㎜0.8㎜310MPa =44.49KN F卸、F推、F頂是由壓力機(jī)和模具的卸料、頂件裝置獲得。影響這些力的因素主要有材料的力學(xué)性能、材料的厚度、模具的間隙、凸凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況。實(shí)際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： F卸=K卸F沖

43、 (5-4) F推=K推F沖 (5-5) 查表知，卸料力、推件力的系數(shù)K卸=0.05，K推=0.055。 因而F卸=0.0544.49KN=2.22KN F推=0.05544.49KN=2.45KN 表5-2 卸料力、推件力、頂件力的系數(shù) 5.2.2 彎曲 該彎曲件為U形彎曲 U形彎曲件的計(jì)算式 F1=0.7KBt2b/R+t

44、 (5-6) 式中 F1----自由彎曲力 B-----彎曲件寬度 T-----彎曲件材料厚度 R-----彎曲內(nèi)半徑 b----- 材料抗拉強(qiáng)度 K------安全系數(shù) F1=0.71.32920.80.8230/0.5+0.8=49295.14N 5.2.3 沖孔 沖孔時(shí)的力可依照前面落料時(shí)計(jì)算。 (5-7) (5-8) 則復(fù)合?？?/p>

45、的沖壓力 F+=17.144+1.942KN (5-9) =19.086KN 5.2.4 沖壓設(shè)備的選擇 壓力機(jī)類型的選擇 沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計(jì)中很重要內(nèi)容，直接關(guān)系到設(shè)備模具壽命、合理使用、產(chǎn)品質(zhì)量、安全、成本和生產(chǎn)效率等一系列重要的問題。沖壓設(shè)備的選擇有包括2個(gè)方面：規(guī)格及類型。 首先，應(yīng)根據(jù)需要完成工序的，批量大小，工藝性質(zhì)，精度和工件的幾何尺寸等來選定壓力機(jī)類型。沖壓生產(chǎn)中常用的是液壓機(jī)和曲柄壓力機(jī)，它們在性能方面的比較見下表。 對于中小型彎曲件、沖裁件或

46、淺彎曲件，多是用具有C形床身，的開式曲柄壓力機(jī)。雖然，開式壓力機(jī)的剛度較差，并且，由于床身變形從而破壞沖模的間隙分布，降低了裁件的質(zhì)量和沖模的壽命。但是，它卻有著操作方便，操作空間三面敞開，成本低廉和容易安裝機(jī)械化的附屬設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，目前仍然是中小件主要的生產(chǎn)設(shè)備。所以本模具采用的是開式曲柄壓力機(jī)。 壓力機(jī)規(guī)格的確定 在壓力機(jī)的類型選定之后，應(yīng)根據(jù)變形力的大小，沖壓件尺寸和模具尺寸來確定壓力機(jī)的規(guī)格。 在復(fù)合沖壓中，工序力的計(jì)算和其它復(fù)雜的加工過程一樣，可按時(shí)間分為若干階段分別計(jì)算。求出某階段所完成各種工藝力的總和及該階段的輔助負(fù)荷，二者相加即為該階段的工序力。 表5-3 曲柄壓力機(jī)和

47、液壓機(jī)的比較 為安全起見，防止設(shè)備的過載，可按公稱壓力F壓≥（1.6～1.8）F總的原則選取壓力機(jī)。壓力機(jī)滑塊行程大小，應(yīng)保證成形零件的取出和方便毛坯的放進(jìn)。在沖壓工藝中，彎曲和彎曲工序一般需要較大的行程。對于彎曲工序所用壓力機(jī)的行程，至少應(yīng)為成品零件高度的兩倍以上，一般取2.5倍。 壓力機(jī)的裝模高度是指滑塊處于下死點(diǎn)位置時(shí)，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。模具的閉合高度是指工作行程終了時(shí)，模具上模座上表面與下模座下表面之間的距離。壓力機(jī)的閉合高度是裝模高度與墊板厚度之和。大多數(shù)壓力機(jī)，其連桿長度是可以調(diào)節(jié)的，也就是說壓力機(jī)的裝模高度是可以調(diào)整的。設(shè)計(jì)模具、時(shí)，必須使模具的閉合高度介

48、于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間。 工作臺面和滑塊底面尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，并還留有安裝固定模具的余地。一般壓力機(jī)臺面應(yīng)大于模具底座尺寸50～70mm以上。工作臺和滑塊的形式應(yīng)充分考慮沖壓工藝的需要．必須與模具的打料裝置，出料裝置及卸料裝置等的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。 在壓力機(jī)的滑塊和工作臺上安裝一副或數(shù)副模具，加工時(shí)上，下模要有正確的相對運(yùn)動(dòng)，這是一切沖壓工藝的共同要求。壓力機(jī)的精度有包括滑塊下平面的平面度、工作臺面的平面度、滑塊下平面和工作臺面的平行度、滑塊中心孔和滑塊行程的平行度及滑塊行程和工作臺面的垂直度等。壓力機(jī)的精度高與低對沖壓工序都有很大的影響。精度高，則沖壓件的質(zhì)量也高，沖

49、模使用壽命也長。反之，壓力機(jī)精度越低，不僅沖壓件質(zhì)量較低，且模具壽命減短。例如若工作臺與滑塊行程的垂直度差，將導(dǎo)致上，下模的同軸度下降，沖模刃口容易損傷。壓力機(jī)精度對沖裁加工的影響較比其它加工工序會明顯。 參照開式壓力機(jī)基本參數(shù)（GB/T14347-1993）可選取公稱壓力為250KN的開式固定臺壓力機(jī)。該壓力機(jī)與模具設(shè)計(jì)有關(guān)系的參數(shù)為： 公稱壓力：250KN 滑塊行程：200㎜ 最大閉合高度：500㎜ 閉合高度調(diào)節(jié)量：150㎜ 工作臺尺寸：1250㎜800㎜ 工作臺板厚度：150㎜ 模柄孔尺寸：Φ300㎜80㎜ 工作臺孔尺寸：625㎜625㎜ 5.3 模具壓力中心的

50、計(jì)算 為了模具和保證壓力機(jī)正常工作，必須使沖模的壓力機(jī)滑塊與壓力中心。心線相重合，否則在沖壓時(shí)會使沖模與壓力機(jī)滑塊歪斜，引起導(dǎo)向零件加速磨損和凹，凸模間隙不均，造成其它零件和刃口的損壞，甚至還能會引起壓力機(jī)導(dǎo)軌磨損，影響壓力機(jī)的精度。形狀簡單且對稱的工件，如圓形，其工件的幾何中心與沖裁時(shí)的壓力中心重合。 在此兩套模具的壓力中心都取在三個(gè)φ2.5的孔的對稱中心上。 5.4 模具刃口尺寸和公差確定 5.4.1 坯料沖裁間隙的確定 沖裁間隙是直接關(guān)系到尺寸精度、沖件斷面質(zhì)量、力能消耗和模具壽命的重要工藝參數(shù)。沖裁間隙數(shù)值，主要與供應(yīng)狀態(tài)、材料牌號和厚度有關(guān)，但由于各種沖壓件對其

51、斷面尺寸精度和質(zhì)量的要求不同，和生產(chǎn)條件的差異，在生產(chǎn)實(shí)踐中就很難有一種統(tǒng)一的間隙數(shù)值，所以需要區(qū)別情況，分別對待，在保證沖件斷面尺寸精度和質(zhì)量的前提下，使模具壽命達(dá)到最高。 沖裁斷面應(yīng)平直、光潔、圓角?。还饬翈?yīng)有一定的比例，毛刺較小，沖裁件表面應(yīng)盡可能平整，尺寸應(yīng)在圖樣規(guī)定的公差范圍之內(nèi)。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙值大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)，模具結(jié)構(gòu)與制造精度、材料性能等。其中，間隙值大小與分布的均勻程度是主要因素。 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，精度越高。該差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄３叽缰睿悄＞弑旧?/p>

52、的制造偏差。沖裁件對于凸?；虬寄３叽绲钠?。主要是由于沖裁過程中，材料受到拉伸、擠壓、彎曲等作用而引起的變形，在工件脫模后產(chǎn)生的彈性恢復(fù)造成的。偏差值可能是正的，也可能是負(fù)的。影響這一偏差值的因素主要是凸、凹模間隙。當(dāng)間隙值較大時(shí)，材料受拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢復(fù)，沖件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的孔徑則大于凸模尺寸；當(dāng)間隙較小時(shí)，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。沖裁件的尺寸變化量的大小還與材料性能、厚度、軋制方向、沖件形狀等因素有關(guān)。模具制造精度及模具刃口狀態(tài)也會影響沖裁件質(zhì)量。 沖裁模具的壽命是以沖出合格制品的沖裁次數(shù)來衡量

53、的，可再分為兩次刃磨間的壽命與全磨損后總的壽命。 在沖裁過程中，模具刃口處所受的壓力非常大．使模具刃口和板材的接觸面之間出現(xiàn)局部附著現(xiàn)象，產(chǎn)生附著磨損，其磨損量與接觸壓力、相對滑動(dòng)距離成正比，與材料屈服強(qiáng)度成反比。它被認(rèn)為是模具磨損的主要形式。 當(dāng)間隙減小時(shí)，接觸壓力(垂直力、側(cè)壓力、摩擦力)會增大，摩擦距離增長，摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，導(dǎo)致模具磨損加劇，使模具與材料之間產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象．還會引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之崩刃。間隙過大時(shí)．板料彎曲拉伸相對增加，使模具刃口端面上的正壓力增大，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形，使磨損加劇?？梢婇g隙過小與過大都會導(dǎo)致模具壽命降低。因此，間隙合適或適當(dāng)增大模具問隙，

54、可使凸、凹模側(cè)面與材料間摩擦減小，并減緩間隙不均勻的不利因素，從而提高模具壽命。 增大間隙可以降低沖裁力，而小間隙則使沖裁力增大。當(dāng)間隙合理時(shí)，上下裂紋重合，最大剪切力較小。而小間隙時(shí)，材料所受力矩和拉應(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，材料不易產(chǎn)生撕裂，上下裂紋不重合又產(chǎn)生二次剪切，使沖裁力、沖裁功有所增大；增大間隙時(shí)材料所受力矩與拉應(yīng)力增大，材料易于剪裂分離，故最大沖裁力有所減小，如對沖裁件質(zhì)量要求 不高，為降低沖裁力、減少模具磨損，傾向于取偏大的沖裁間隙。 查沖裁模初始雙面間隙表知：落料、沖孔模刃口始用間隙Zmin=0.22，ZMAX=0.26。2-28 5.4.2 落料刃口尺寸的計(jì)算 在

55、確定沖模凸模和凹模工作部分尺寸時(shí)，必須遵循以下幾項(xiàng)原則： （1）根據(jù)落料與沖孔的特點(diǎn)，落料件的尺寸，取決于凹模的尺寸，因此落料模 需先決定凹模的尺寸，用減小凸模的尺寸來保證合理的間隙；沖孔件尺寸取決于凸模的尺寸，故沖孔模需先決定凸模的尺寸，用增大凹模的尺寸來保證合理的間隙。 （2）根據(jù)刃口磨損的規(guī)律，刃口磨損后它的尺寸會變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)取等于或接近工件最小極限尺寸；刃口磨損后的尺寸減小，應(yīng)取等于或接近工件的最大極限尺寸。 （3）考慮模具精度與工件精度間的關(guān)系，在選擇模具刃口制造公差時(shí)，既要保證工件，精度要求，也能保證具有合理的間隙數(shù)值。一般沖模精度較工件精度高2～3級。 查表

56、取凸凹模制造公差查表得：δ凸=0.030㎜、δ凹=0.045㎜，凸凹模采用分開加工的方法，得：X=0.5 對于長度尺寸12㎜ 得：=-0.020㎜ =+0.020㎜ 由表2-30 查得：x=0.75 =（a+xΔ) (5-10) =(12+0.750.1)㎜=12.075㎜ =(a+xΔ+) (5-11) =(12+0.750.1+0.05)㎜=12.125㎜ 對于長度尺寸45㎜ 得：=-0.020㎜

57、 =+0.020㎜ 由表2-30 查得：x=0.75 =（a+xΔ) (5-12) =(45+0.750.1)㎜=45.075㎜ =(a+xΔ+) (5-13) =(45+0.750.1+0.05)㎜=45.125㎜ 對于寬度尺寸22㎜ =(b+xΔ) (5-14) =(22+0.750.12)㎜=22.09㎜ =(b+

58、xΔ+) (5-15) =(22+0.750.12+0.050)㎜=22.14㎜ 對于寬度尺寸91.93㎜ =(b+xΔ) (5-16) =(91.93+0.750.12)㎜=92.02㎜ =(b+xΔ+) (5-17) =(91.93+0.750.12+0.050)㎜=92.07㎜ 5.4.3 彎曲工序工作部分的尺

59、寸及間隙 1.凸模和凹模的間隙 彎曲模間隙是指單面間隙。間隙的大小對彎曲力、彎曲件的質(zhì)量、彎曲模的壽命都有影響。若Z值太小，凸緣區(qū)變厚的材料通過間隙時(shí)，校直與變形的阻力增加，與模具表面間的摩擦、磨損嚴(yán)重，使彎曲力增加，零件變薄嚴(yán)重，甚至拉破，模具壽命降低。間隙小時(shí)得到的零件 側(cè)壁平直而光滑，質(zhì)量較好，精度較高。間隙過大時(shí)，對毛坯的校直和擠壓作用減小，彎曲力降低，模具的壽命提高，但零件的質(zhì)量變差，沖出的零件側(cè)壁不直。因此彎曲模的間隙值也應(yīng)合適，確定Z時(shí)要考慮壓邊狀況、彎曲次數(shù)和工件精度等。其原則是：既要考慮板料本身的公差，又要考慮板料的增厚現(xiàn)象，間隙一般都比毛坯厚度略大一些。 采用壓邊彎曲

60、時(shí)其值可按下式計(jì)算： Z/2=1.1t=0.88㎜ (5-18) 則彎曲模的間隙Z=1.76㎜。 2.彎曲模的圓角半徑 （1）t/D=2/220=0.009≤0.1～0.3，且無凸緣，查表3-10知：r凹=5t=4㎜ （2）凸模的圓角半徑及尺寸公差等于工件的內(nèi)圓角半徑。 3.工作部分尺寸 凸模和凹模的尺寸及公差應(yīng)按零件的要求來確定，由于要求外形尺寸，因此以凹模設(shè)計(jì)為準(zhǔn)。查表2-28得：δ凸=0.10㎜、δ凹=0.06㎜ 凸模部分 (

61、5-19) 凹模部分 (5-20) 5.4.4 沖孔刃口尺寸的計(jì)算 沖孔尺寸φ2.5的凸、凹模的偏差 查表2-28得：=-0.020㎜ =+0.020㎜ ||+||=（0.020+0.020）=0.04㎜〈- 由表2-30 查得：x=0.75. (5-21) =（2.5+0.750.12）㎜ =2.59㎜

62、 (5-22) =（2.5+0.750.12+0.050）㎜ =2.64㎜ 第6章 模具結(jié)構(gòu)合理性分析 6.1 模具結(jié)構(gòu)圖 圖6.1 落料沖孔裝配圖  圖6.2 彎曲裝配圖 6.2 模具的工作過程 沖孔落料復(fù)合模： 本模具是一套倒裝的沖孔落料的復(fù)合模。從前往后送料（操作側(cè)向非操作側(cè)），卸料板5對料帶進(jìn)行導(dǎo)正，固定

63、擋料銷23對料帶進(jìn)行限位。工作開始時(shí)，沖床帶動(dòng)沖模上模側(cè)上行，開始送料，同時(shí)卸料板1處于卸料完成狀態(tài)，送料完成后，上模側(cè)下行，導(dǎo)柱與導(dǎo)套接觸開始導(dǎo)向，之后下行上模凸凹模19與凹模18接觸產(chǎn)生對料帶的沖裁力完成沖孔落料工序，工件成型后，沖床帶動(dòng)上模上行，制件和廢料分別由卸料板17和卸料板5從凹模18和凸凹模19中推出，取出制件，開始送料進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。沖孔廢料積攢6片后第一片直接由凸凹模孔和下模座孔中落下。 彎曲模： 本模具是一套彎曲模。從操作側(cè)進(jìn)行裝料。落料沖孔件由凹模4上定位凸臺進(jìn)行定位。工作開始時(shí)沖床帶動(dòng)上模上行至最高點(diǎn)時(shí)進(jìn)行裝料（此時(shí)卸料銷9處于卸料完成狀態(tài)

64、），裝料完成后沖床帶動(dòng)上模下行，導(dǎo)柱與導(dǎo)套接觸開始導(dǎo)向，當(dāng)彎曲凸模11與彎曲凹模3接觸時(shí)開始進(jìn)行彎曲，直至上模下行至最低點(diǎn)，彎曲完成。工件成型后，沖床帶動(dòng)上模上行，頂桿16推動(dòng)頂件塊15將工件從凹模3中推出，利用彈簧和頂件塊將制件頂出，取出成品制件，開始裝料，開始下一個(gè)工作循環(huán)。 第7章 模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1 彈性元件的設(shè)計(jì) 7.1.1 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于彈簧的力較大，經(jīng)分析采用組合彈簧，采用組合彈簧時(shí)，注意下面幾點(diǎn)： 1）為滿足組合彈簧的等強(qiáng)度關(guān)系，應(yīng)使組合彈簧的最大總負(fù)荷為外圈彈簧受力與內(nèi)圈彈簧受力之和。 2

65、）為滿足組合彈簧等變形關(guān)系，應(yīng)使每個(gè)彈簧預(yù)壓縮后的許可壓縮量相同。 3）為保證組合彈簧同心和不致卡住，應(yīng)使其中一個(gè)彈簧為右旋，另一個(gè)彈簧為左旋。 4）組合彈簧徑向單面間隙為C=（0.1～1）d。 采用彈性卸料裝置，根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)可按所選彈簧的最大工作負(fù)荷， 。卸料板初定10根彈簧。則F1=2.785N。 參照GB/T2089-80，選取的兩根彈簧的系數(shù)如表。 表7-1 兩根彈簧的系數(shù) GB/T2089-80 彈簧1 彈簧2 材料直徑（㎜） 10 10 彈簧中徑（㎜） 60 95 節(jié)徑（㎜） 20.1 37.5 工作極限負(fù)荷（N） 4180 2870 自

66、由高度（㎜） 170 130 工作極限負(fù)荷下變形量（㎜） 67.7 73.7 設(shè)預(yù)壓縮后的許可變形量為X 解之： X=42㎜，則兩根彈簧的裝配高度分別為H1=170-（66.7-42）=145.3㎜，H2=130-（73.7-42）=98.3㎜。 7.1.2 卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于橡皮允許承受的負(fù)荷較大，而且安裝調(diào)整比較靈活方便，亦是沖模中彈性卸料、頂件及壓邊裝置常用的彈性元件。 彈簧彈頂器采用橡膠作為彈性元件橡膠的自由高度。根據(jù)工作行程S工作計(jì)算橡膠的自由高度。 H自由=（3.5～4）S工作 （7-1） 式中 S工作——工作行程與模具修模量或調(diào)整